では、産業オートメーション市場に最適な機器を構築したとしましょう。誰もがあなたの発明に熱狂し、世界中の工場から依頼を受けます。
問題は、すべての工場が異なるネットワーク上で動作する異なる産業用コントローラを使用しており、マシンがそれらすべてに接続する必要があることです。マシンに適した方法でマルチネットワーク接続を確立するにはどうすればよいでしょうか。
まず、産業用ネットワークに接続する6つの方法、それらの長所と短所、および考慮すべき重要な点を説明するこのガイドを読むことから始めることができます。または、最後までスキップしてお問い合わせいただければ、起動して実行するための最適なオプションを選択するお手伝いをします。
1.外部プロトコルコンバータ(ゲートウェイ)を使用する
ゲートウェイは、ネットワークプロトコルを変換するスタンドアロンデバイスです。これは、マシンのソフトウェアとハードウェアに変更を加えたくない場合の選択です。機器をゲートウェイに接続するだけで、あらゆる産業用ネットワークとの通信が可能になります。
ゲートウェイは、オートメーション製品を産業用ネットワークに接続するための最も迅速で簡単な方法です。ユーザーフレンドリーなゲートウェイは、接続を設定するためのWebベースの設定ソフトウェアを提供するため、プログラミングは必要ありません。構成は保存して再利用できるため、インストール作業がさらに簡素化されます。独自のロゴ、製品名、製品番号、または色でゲートウェイをカスタマイズすることで、明確でパーソナライズされた外観を作成することもできます。
ただし、ゲートウェイには、組み込みの代替手段と比較していくつかの欠点があります。スタンドアロンデバイスであるため、組み込み通信技術を必要とする製品には適用されません。一般的な機能のみを提供します。また、より高価であるため、大量に生産される自動化装置には適していません。
概要
接続する最も速くて簡単な方法。ゲートウェイは、少量の製品を接続するだけでよく、統合ソリューションや高度な機能を必要としない場合に最適です。
2. 通信モジュール一式を接続します
組み込み通信モジュールは、産業市場におけるマルチネットワーク接続の最も一般的な選択肢です。なぜでしょうか。なぜなら、企業は、必要な技術の開発に多くの時間や労力を費やすことなく、工場のネットワークに接続できる製品を提供する最も簡単な方法だからです。
マシンがモジュールと通信できるようにするには、コネクタを備えた機械的および電気的ホストスロットを追加し、必要なソフトウェア調整を行います。ソフトウェアの調整により、ホストはモジュールと通信できるようになり、モジュールは関連するネットワークとの通信に必要なネットワークスタックを管理します。その後、モジュールをホストスロットに接続するだけで、起動して実行できます。そして一番いいのは?物理インターフェースとネットワークコネクタが全く異なる場合でも、モジュールを新しいネットワーク用に設計されたモジュールと交換するだけで、異なるネットワークへの将来の実装に設計を再利用できます。時間とお金を節約できます。
通信モジュールの大手メーカーは、新しいモジュールを接続するだけで、20を超えるネットワークへの接続を提供します。選択したモジュールを施設に差し込むことも可能で、物流を簡素化します。最適な通信モジュールは、さまざまなネットワークに対して事前に認証されているため、ネットワーク組織との認証作業が軽減され、最初の試行で合格する可能性が高まり、テストラボに何度も出向く必要がなくなるため、コストを節約できます。
産業用Ethernetネットワークでは、一部のモジュールでは、特定のネットワーク用のファームウェアをダウンロードするだけで、同じハードウェアを異なるネットワークで再利用できます。別のネットワークへの接続が必要ですか?別のファームウェアパッケージをダウンロードするだけです。
また、サイバーセキュリティ保護を強化するオプションもあります。
組み込み通信インターフェース(オプション2〜5)は、異なるデータ型の変数としてデータを転送するため、スタンドアロンゲートウェイよりも多くの機能を提供します。
モジュールやプラガブルブリックなどのプラガブル通信インターフェースにより、メーカーはエンドユーザーが特に必要とする場合にのみ産業用ネットワーク接続を追加することができます。必要に応じて、モジュールまたはプラガブルブリックは、最終組み立て時に目的のネットワークプロトコルを使用してインストールすることも、エンドユーザーが後でプラグインできるように残しておくこともできます。
では、どのような欠点があるのでしょうか?このモジュールは、ハードウェア、ソフトウェア、およびコネクタがあらかじめ定義された設計に含まれているため、迅速に実装できますが、これは設計がニーズに合わない可能性があることも意味します。例えば、特定のコネクターやIPエンクロージャが必要な場合、ブリックインターフェースやチップインターフェースがアプリケーションに適しているかもしれません。また、モジュールは他の組み込み通信インターフェース(オプション3〜6)よりも価格が高くなります。
概要
マルチネットワーク接続をマシンに組み込むための完全なソリューションです。市場投入までの時間が短い内蔵の通信インターフェースが必要な場合に最適です。
3. 既製の通信ブリックを差し込みます
プラガブルブリックは、ハードウェア、ソフトウェア、高度な機能を備え、主要なネットワークをサポートし、クラス最高のサイバーセキュリティ保護を提供するバージョンを提供するため、通信モジュールと多くの類似点を共有しています。繰り返しになりますが、同じハードウェアを再利用し、必要に応じてネットワークを切り替えることができます。
ただし、考慮すべき重要な違いがいくつかあります。まず、プラグ可能なブリックを製品のキャリアボードに手動で取り付けて、完全に埋め込みます。これは、スペースが限られている場合や、IP クラス認定の保護を提供する必要がある場合に特に便利です。次に、独自のコネクタを追加することで、設計の自由度が高まり、特定のニーズに合わせてインターフェイスを調整できます。
プラグ可能なブリックは、完全なモジュールよりも安価であり、大量に稼働する製品で一般的に使用されます。
欠点。ブリックは、コネクタや周辺機器を追加してから製品に取り付ける必要があるため、モジュールに比べて実装に時間がかかります。また、コネクタを自分で追加するということは、インターフェイスがEMCの要件を満たしていることを確認する責任があることを意味しますが、これは難しい場合があります。ブリックは設計の自由度が高くなりますが、追加のネットワークや製品に接続を追加する場合は、さまざまな物理インターフェイスに対応するように設計を適応させる必要があることも意味します。
概要
ソフトウェアとハードウェアをプラグ可能なブリックに含めます。大容量が必要で、特定のネットワークコネクタまたは保護クラスが必要で、あらゆるネットワークをサポートしたい、またはクラス最高のセキュリティを提供したい場合に最適です。
4. 既製の通信ブリックをはんだ付けします
また、通信インターフェースをデバイス内の別個のコンポーネントとしてハンダ付けすることも可能です。プラグ式ブリックと同様に、はんだ付けブリックにはハードウェア、ソフトウェア、高度な機能が含まれており、完全に組み込まれているため、独自のネットワークコネクタを追加できます。
ただし、はんだ付けされたレンガには、プラグ可能なレンガと比較していくつかの利点があります。30%小さく、高さと奥行きの両方でスペースを節約し、多くのメーカーが好む長方形の形状をしています。より安価であるため、低コストの製品の実行可能なオプションになります。はんだ付けされているため、通信インターフェースとキャリアボード間のコネクタが不要になり、コストが削減され、生産が簡素化されます。また、ファイルシステムに保存されているすべてのイーサネットベースのネットワーク、または特定のネットワークで事前設定された状態で配信することもできます。最後になりましたが、テープ&リール形式で配信されるため、生産の自動化が可能です。
欠点。フットプリントが小さいため、モジュールやプラガブルブリックに見られる高速メモリマップド通信インターフェースがないため、SPI(シリアルペリフェラルインターフェース)の性能で十分です。はんだ付けされた設計には多くの利点がありますが、製造プロセスの後半で交換または取り付けるのが簡単ではないことも意味します。現在、産業用イーサネットネットワークのみをサポートしているため、フィールドバスやIIoTネットワークに接続することはできません。 さらに、一部のモジュールやプラグ可能なブリックのバリエーションで利用できる高度なセキュリティ機能がありません。
概要
ソフトウェアとハードウェアを含む、はんだ付けされた既製の通信インターフェース。生産を自動化したい場合や、スペースが限られている場合に最適です。
5. 通信チップを中心としたソリューションのカスタマイズ
通信チップは、プロセッサを通信タスクから解放するネットワークプロセッサと、さまざまなネットワークに接続するために必要なソフトウェアで構成されています。チップを使用すると、チップの周囲で希望どおりにハードウェアを設計できます。
通信チップにはいくつかの種類があります。一部は、ソフトウェアスタックを追加してすべてをゼロから実行する多かれ少なかれ空のシェルであるため、独自の接続ソリューションを構築するのと非常によく似ています(以下のオプション6)。
一方、マルチネットワーク接続用のソフトウェアを搭載したチップもあり、チップが設置されると、ネットワークのアップグレードやメンテナンスについて心配する必要はありません。後者のタイプでは、ネットワーク組織がネットワークを更新したり、新しい機能が利用可能になったりするたびにソフトウェアの更新を受け取ることができるため、時間を節約できます。
産業用イーサネットネットワークでは、同じチップを使用し、異なるソフトウェアをダウンロードして、選択したネットワークに接続できます(オプション1〜4など)。
チップは、多くの製品を製造し、チップを中心にコンポーネントと設計を選択できるため、コストを最小限に抑えたい場合に適したオプションです。ただし、プロセス全体でより多くの作業が必要です。設計を正常に完了するには、ネットワーク通信、ハードウェア、およびコネクタに関する専門知識を身に付ける必要があります。必要なすべてのコンポーネントを調達し、ロジスティクスを処理する必要があります。既製のオプションよりも多くの社内テストを実施する必要があります。最後に、チップが計画どおりに動作し続けるように、すべてのコンポーネントを維持する必要があります。コンポーネントが寿命に達した場合は、代替品を探し、設計を更新し、再テストする必要があります。
概要
チップには多くの柔軟性がありますが、設計段階ではより多くの作業が必要です。
6. 独自の接続ソリューションをゼロから構築する
これは、コネクティビティソリューションを完全に制御したい場合に選択可能です。必要なハードウェアを自分で設計して組み立てる必要があります。マシンとネットワーク間の通信を可能にするために、スタックなどを使用して独自のソフトウェアを開発する必要があります。また、産業用ネットワークとコネクティビティに関する必要な知識を得るために、選択したネットワークに関する専門知識を社内で構築する必要があります。
欠点は、これには多くの時間とリソースが必要であり、コアコンピタンス(史上最高の産業用オートメーションマシンの開発)から取り出す必要があることです。ネットワークの更新、メンテナンス、およびその後の再設計作業に遅れずについていく必要があり、新しいネットワークへの接続要求を受け取るたびに、ゼロから始める必要があります。
独自の接続インターフェースを構築することは、単一のネットワークに接続するだけでよい製品を大量に生産する企業にとって実行可能な場合があります。しかし、生産工程が小さい企業やマルチネットワーク接続を必要とする企業は、カスタムソリューションの開発には多額の投資が必要であり、コアビジネスから多くのリソースを奪うため、費用対効果が高くないことに気付くことがよくあります。
概要
社内設計により、完全に制御できますが、リソースを大量に消費します。
作るか買うか?
あなたがしなければならない最大の選択は、ネットワーク接続ソリューションを社内で開発するか (選択肢 6)、プロバイダーを使用するか (選択肢 1 から 5) です。社内のコネクティビティソリューションは、(少なくとも理論的には)まさにあなたが望むものを提供するかもしれません。 しかし、ソリューションの設計、検証、認定に多くの時間とリソースを費やし、各部分を自分で保守する必要があります。新しいネットワークに接続する場合は、最初からやり直し、新しいネットワークについて学習し、新しいハードウェアを作成し、ソフトウェアを開発する必要があります。そのため、サポートするネットワークが多ければ多いほど、必要なテクノロジーの開発と保守に時間がかかります。
既製のオプション(ゲートウェイ、モジュール、ブリック、および一部の通信チップ)を使用すると、ネットワーク接続に必要なすべてのレイヤーをカバーする統合ソリューションが得られます。ハードウェア、スタック、またはネットワーク認定の更新について心配する必要はありません。最も重要なのは、製品を切り替えることで別のネットワークに簡単に接続できることです(イーサネットネットワークの場合、同じハードウェアを使用して、それぞれのネットワーク用に新しいソフトウェアをダウンロードすることもできます)。
1 つのネットワークに接続するだけでよい場合は、ネットワーク接続を自分で開発して維持することが実行可能な場合があります。しかし、2つ以上のネットワークに接続する必要が出てくると、複雑さ、コスト、リソースに対する要求が増加し、独自のソリューションの開発が困難になり、コストがかかります。
要するに、新しいネットワークへの接続を追加したり、通信ソリューションのハードウェアとソフトウェア (ネットワーク仕様を含む) を維持したりするために必要な作業量を過小評価しないでください。
コントロール
考慮すべきもう一つの側面は、どの程度の制御が必要かということです。独自のソリューションを設計する場合は、制御を最大化し、サプライヤーにそれほど依存する必要はありませんが、これによりコストが増加し、開発チームに必要なリソースも増加します。
マシンとネットワーク間のデータ転送速度 (待機時間)
接続ソリューションが要件を満たしていることを確認する必要があります。一部のアプリケーションの一部の機械では、モーターの始動と停止を1日に数回自動化するなど、これらの要件は低くなります。しかし、同期ドライブやモーションマシンなど、他のマシンでは、できるだけ遅延のないほぼ瞬時のデータ転送が必要です。
現在、既製の通信ソリューションは、ネットワークとホストマシン間の遅延を非常に低く抑えています。一部のハイエンドソリューションでは、各方向で最大1500バイトのデータ転送とマイクロ秒までのレイテンシが提供されます。
ネットワーク固有の機能のサポート
産業用ネットワークは、その複雑さと機能が大きく異なります。PROFIBUSのような堅牢なI/Oバスシステムは基本的な機能しか提供しませんが、PROFINETやEtherNet/IPなどのより高度なオプションは、OPC UA、ファイル転送、Webサーバー、電子メールクライアントなどのIIoTプロトコルのサポートだけでなく、安全性や同期などの機能も提供します。
マシンが特定の機能を確実にサポートできるようにするには、必要な機能もサポートする通信ソリューションを選択する必要があります。したがって、利用可能な通信ソリューションを徹底的に評価して、必要な機能をサポートしていることを確認することが重要です。
安全
工場やプラントのインターネットへの接続が進むにつれて、セキュリティはますます重要になっています。サイバー攻撃から身を守るには、不正なソフトウェアがマシンにダウンロードされるのを防ぐソフトウェア署名など、ゲートキーパー機能を備えた通信ソリューションが必要です。
将来性
産業用ネットワークで競争力を維持するには、最新のトレンドを常に把握することが重要です。これは、通信インターフェースがCC-Link IE TSNなどの新しいプロトコルをサポートしたり、Gb速度を達成したり、ますます厳しくなるセキュリティ要件を満たす必要があることを意味します。具体的な要件はアプリケーションによって異なりますが、最新の機能を提供することで、競争力を獲得し、ビジネスを成功に導くことができます。
独自のコネクティビティソリューションを開発する場合は、新しいテクノロジーに確実に対応できるように、明確な計画と予算を用意することが不可欠です。ただし、これは複雑で費用のかかる作業になる可能性があります。また、産業用ネットワークの専門家と提携することで、より簡単で費用対効果の高いソリューションを提供することもできます。 知識と経験が豊富なプロバイダーと連携することで、独自のソリューションを開発する時間と費用をかけずに、最新のテクノロジーと機能にアクセスできます。
だから、 オプションはあなたに合っていますか?
あなたができるように ほら、いくつかのオプションから選択でき、次の場合に考慮すべき多くの側面があります 通信ソリューションの選択。選択は、要件によって異なります 柔軟性、通信速度、そしてもちろん、どれだけの時間、リソース、そして あなたが投資したい努力。また、市場が進むにつれてニーズが変わる可能性があります とか、新しい技術が出てきたりするので、方法が確立されていればいい をクリックして、通信ソリューションを更新します。
Anybusは、 通信インターフェースの選択、インストール、保守を支援し、以下のことを可能にします。 世界をリードするオートメーション機械の製造に引き続き注力します。
私たちは あらゆるタイプの機械や装置をすべての主要な産業用ネットワークに接続 30年以上。私たちは何がうまくいき、何がうまくいかないかを知っており、喜んでそうします 当社の専門知識を共有して、最適な通信インターフェースを見つけてください あなたのニーズに合っています。
私たちは、 幅広い既製のモジュール、ブリック、チップ、またはスタンドアロンゲートウェイが役立ちます 迅速かつ簡単に製品を主要な産業に接続できます ネットワーク。
図2 ニーズに合ったAnybusの既製製品
当社の組み込み製品またはゲートウェイ製品をご覧ください。
または、さらに良いことに、お客様のニーズに最適なオプションについて話し合うためにお問い合わせください。
